(57)【要約】【課題】フィルタの周波数選択性を向上させた上で回路の小型化を実現できる有極形帯域通過フィルタを得る。【解決手段】伝送線路により構成される分布定数回路からなる有極形帯域通過フィルタにおいて、一端が電気的に接地され、他端が電気的に開放された一対の伝送線路３ａ、３ｂを互いの開放点と接地点が近接するように配置してなるインターデジタル型結合線路と、インターデジタル型結合線路の開放点同士を接続することで、インターデジタル型結合線路と閉ループ状回路を構成する第３の伝送線路４と、第３の伝送線路４の両端とインターデジタル型結合線路とのそれぞれの接続点に設けられた入力端および出力端とを備える。【選択図】図１
2010124208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送線路により構成される分布定数回路からなる有極形帯域通過フィルタにおいて、
一端が電気的に接地され、他端が電気的に開放された一対の伝送線路を互いの開放点と接地点が近接するように配置してなるインターデジタル型結合線路と、
前記インターデジタル型結合線路の前記開放点同士を接続することで、前記インターデジタル型結合線路と閉ループ状回路を構成する第３の伝送線路と、
前記第３の伝送線路の両端と前記インターデジタル型結合線路とのそれぞれの接続点に設けられた入力端および出力端と
を備えることを特徴とする有極形帯域通過フィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載の有極形帯域通過フィルタにおいて、
前記それぞれの接続点の近傍に先端開放スタブを設けたことを特徴とする有極形帯域通過フィルタ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の有極形帯域通過フィルタにおいて、
前記入力端および前記出力端とそれぞれの接続点との間に接続され、前記開放点に信号を低反射で入力および出力させるためのインピーダンス整合回路をさらに備えることを特徴とする有極形帯域通過フィルタ。
【請求項４】
請求項３に記載の有極形帯域通過フィルタにおいて、
前記インピーダンス整合回路は、通過周波数にて長さが略４分の１波長の伝送線路の一端を前記閉ループ状回路に接続して構成されることを特徴とする有極形帯域通過フィルタ。
【請求項５】
請求項３に記載の有極形帯域通過フィルタにおいて、
前記インピーダンス整合回路は、通過周波数にて長さが４分の１波長未満の伝送線路の一端を前記閉ループ状回路に接続し、前記４分の１波長未満の伝送線路の他端に先端短絡スタブあるいは先端開放スタブを接続して構成されることを特徴とする有極形帯域通過フィルタ。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の有極形帯域通過フィルタにおいて、
前記インターデジタル型結合線路を構成する前記一対の伝送線路を各々分割した上で互いに入れ子状に配置し、かつ線路上の電位を適切に保つためのエアブリッジ構造をさらに備えることを特徴とする有極形帯域通過フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波帯にて動作する分布定数回路からなる有極形帯域通過フィルタに関するものであり、特に、通過域に隣接する周波数にて減衰量が理論上無限大となる減衰極を形成することによりフィルタの周波数選択性を向上させるとともに、その減衰極を形成するために必要となる回路をより小型化した有極形帯域通過フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の分布定数回路からなる有極形帯域通過フィルタにおいては、通過周波数にて長さがおよそ１波長の伝送線路からなるリング共振器が用いられてきた（例えば、特許文献１参照）。図８は、特許文献１に記載された従来の有極形帯域通過フィルタの回路パターンおよび通過特性を示した図である。図８（ａ）に示した従来の有極形帯域通過フィルタは、リング共振器１０１、先端開放スタブ（ラジアルスタブ）１０２、およびフィルタの入出力端子１０３、１０４で構成されている。ここで、リング共振器１０１は、通過周波数にて電気長３６０度、すなわち、長さ１波長となる共振器である。
【０００３】
このような従来の有極形帯域通過フィルタにおいては、リング共振器１０１が１波長となる周波数近傍の成分だけが端子１０３から端子１０４へ通過する帯域通過特性を呈する。このとき、リング共振器１０１に容量性素子であるラジアルスタブ１０２を装荷することで、リングの偶、奇モード共振周波数が互いに分離し、等価的に２つの共振器からなる段数２の帯域通過フィルタが形成される。
【０００４】
それとともに、その偶、奇モードの入力インピーダンスが一致する阻止域周波数において、端子１０３から端子１０４への通過量がゼロ、すなわち、減衰量が理論上無限大となる減衰極が形成される。その結果として、図８（ｂ）に示すようなデュアルモードの通過特性を備えた有極形帯域通過フィルタが得られる。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２５２７０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
上述した従来の有極形帯域通過フィルタにおいて、リング共振器は、基本的に約１波長の長さが必要となるため、回路寸法が比較的大きくなる問題があった。
【０００７】
本発明は前記のような課題を解決するためになされたものであり、フィルタの周波数選択性を向上させた上で回路の小型化を実現できる有極形帯域通過フィルタを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る有極形帯域通過フィルタは、伝送線路により構成される分布定数回路からなる有極形帯域通過フィルタにおいて、一端が電気的に接地され、他端が電気的に開放された一対の伝送線路を互いの開放点と接地点が近接するように配置してなるインターデジタル型結合線路と、インターデジタル型結合線路の開放点同士を接続することで、インターデジタル型結合線路と閉ループ状回路を構成する第３の伝送線路と、第３の伝送線路の両端とインターデジタル型結合線路とのそれぞれの接続点に設けられた入力端および出力端とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る有極形帯域通過フィルタによれば、インターデジタル型結合線路と伝送線路により閉ループ回路を構成することにより、同ループの全長を従来のリング共振器の約１／２である２分の１波長程度まで小型化しつつ減衰極を形成することが可能となり、フィルタの周波数選択性を向上させた上で回路の小型化を実現できる有極形帯域通過フィルタを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の有極形帯域通過フィルタの好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における有極形帯域通過フィルタを示す図である。この図１の有極形帯域通過フィルタは、誘電体基板１、スルーホール２ａ、２ｂ、およびマイクロストリップ線路３ａ、３ｂ、４で構成されている。ここで、一対の伝送線路として構成されるマイクロストリップ線路３ａ、３ｂは、近接しており互いに電磁的に結合している。さらに、マイクロストリップ線路３ａ、３ｂの各々の一端は、スルーホール２ａ、２ｂにより電気的に接地される。このような構成をとることで、一対のマイクロストリップ線路３ａ、３ｂは、いわゆるインターデジタル型結合線路を形成している。
【００１２】
そして、第３の伝送線路に相当するマイクロストリップ線路４の両端が、インターデジタル型結合線路と接続される点に入出力端子を設けることで、フィルタが構成されている。
【００１３】
次に、本発明の実施の形態１における有極形帯域通過フィルタの動作について説明する。図２は、本発明の実施の形態１における有極形帯域通過フィルタの等価回路を示す図である。偶、奇モードアドミタンスＹｅ、Ｙｏ、そして周波数ｆの関数となる電気長φ１（ｆ）のインターデジタル型結合線路と、特性アドミタンスＹ２、周波数ｆの関数となる電気長φ２（ｆ）の第３の伝送線路とからなる閉ループ状の回路が構成されている。
【００１４】
また、図３は、本発明の実施の形態１における図２の等価回路に含まれるインターデジタル型結合線路と伝送線路のそれぞれの等価回路を示す図である。ここで、次の２点に注目されたい。
１）インターデジタル型結合線路は、一対の先端短絡スタブと特性アドミタンスが負の伝送線路を内包していること
２）ある伝送線路は、その特性アドミタンスと電気長が異なる別の伝送線路とその両端に接続されたシャントのキャパシタに近似的に分解できること
【００１５】
図４は、本発明の実施の形態１における図１の回路で構成される有極形帯域通過フィルタの等価回路を示す図である。より具体的には、図３に示した等価性を、図２に適用することにより得られる等価回路を示している。この図４の等価回路から、本実施の形態１における有極形帯域通過フィルタは、先端短絡スタブとキャパシタからなる一対の並列共振回路と、この一対の並列共振回路を互いに結合させる特性アドミタンスが正（Ｙ‘２）、負（−Ｙ１）の並列接続された伝送線路とからなることが理解される。
【００１６】
ここで、後者は、集中定数回路理論でいえば、ＬＣ並列共振回路に相当すると見なすことがでる。従って、下式（１）が成立するときに、一種の並列共振状態となり、通過量がゼロとなることが回路理論より導出される。
Ｙ１／ｓｉｎφ１（ｆ）＝Ｙ‘２（ｆ）／ｓｉｎφ’２（ｆ）              （１）
【００１７】
一方、上式（１）を満たす周波数の近傍では、ＬＣ並列共振回路は、ゼロでない有限の通過量とある通過位相を有することになる。従って、このＬＣ並列共振回路を介して結合する一対の並列共振回路と併せて、帯域通過フィルタとして動作することになる。
【００１８】
つまり、フィルタに要求される減衰極の周波数ｆ＝ｆｐでは、上式（１）を満たし、かつ、フィルタの通過中心周波数ｆ＝ｆｏでは、上述の一対の並列共振回路が適度に結合するように、Ｙ‘２（ｆ）（またはＹ２）、Ｙ１、およびφ１（ｆ）、φ’２（ｆ）（またはφ２（ｆ））を設計することができる。これにより、図２あるいは図４の等価回路により表現される本実施の形態１によるフィルタは、有極形帯域通過フィルタとして動作することになる。
【００１９】
図５は、本発明の実施の形態１におけるフィルタの特性計算例を示した図である。より具体的には、図２の等価回路において、通過中心周波数ｆｏ＝５．４［ＧＨｚ］、減衰極周波数ｆｐ＝４．６［ＧＨｚ］、インターデジタル型結合線路の特性アドミタンス（Ｙｅ、Ｙｏ）＝（１／８０、１／３０）［Ｓ］、同結合線路の電気長φ１（ｆ）＝７０×ｆ／ｆｏ［ｄｅｇ］、また同結合線路に接続される伝送線路の特性アドミタンスＹ２＝１／８８［Ｓ］、同線路の電気長φ２（ｆ）＝１２５×ｆ／ｆｏ［ｄｅｇ］として得られる通過特性、反射特性をそれぞれ実線で示している。また、比較のために、非有極形のチェビシェフ２段フィルタの通過特性、反射特性をそれぞれ破線で示している。
【００２０】
図５から明らかなように、阻止域にて減衰極を１つ有する有極形の帯域通過特性が得られている。減衰極近傍の周波数帯において、非有極形のチェビシェフ２段フィルタの特性に比べて、優れた周波数選択性が得られることが分かる。また、このとき、φ１（ｆｏ）＝７０［ｄｅｇ］、φ２（ｆｏ）＝１２５［ｄｅｇ］より、φ１（ｆｏ）＋φ２（ｆｏ）＝１９５［ｄｅｇ］となっており、本実施の形態１によるフィルタに含まれる閉ループ回路の全長は、およそ１／２波長となることが分かる。
【００２１】
このことは、先の図４の等価回路において、φ１≒９０［ｄｅｇ］の時に当該共振回路が並列共振状態になると考えられること、また、一般に、帯域通過フィルタは、並列共振回路をイミタンスインバータを介して接続して構成され、同インバータは４分の１波長線路により近似的に実現できることから、φ１、φ‘２≒９０［ｄｅｇ］となると大まかに考えられることから定性的に理解できる。
【００２２】
一方、図８（ａ）に示した従来のリング共振器の全長は、約１波長となる。従って、本実施の形態１によれば、減衰極の個数は、２個から１個に減ぜられるものの、回路の小型化を図ることが可能になる。
【００２３】
以上のように、実施の形態１によれば、インターデジタル型結合線路と伝送線路とからなる閉ループ状回路によりフィルタを構成することにより、従来の全長が１波長程度となるリング共振器の約１／２の長さからなる小型な回路構成で、減衰極を含む有極形帯域通過フィルタの特性を得ることが可能となる。
【００２４】
実施の形態２．
本実施の形態２では、インピーダンス整合回路をさらに備えた構成の有極形帯域通過フィルタについて説明する。図６は、本発明の実施の形態２における有極形帯域通過フィルタを示す図である。この図６の有極形帯域通過フィルタは、誘電体基板１１、スルーホール１２ａ〜１２ｄ、およびマイクロストリップ線路１３ａ、１３ｂ、１４、１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂで構成されている。ここで、マイクロストリップ線路のうち、１６ａ、１６ｂは、マイクロストリップ線路１３ａと１４との接続点につながれた先端開放スタブになっている。また、マイクロストリップ線路のうち、１７ａ、１７ｂは、各々スルーホール１２ｃ、１２ｄと併せて先端短絡スタブとなっており、それぞれ入出力端子近傍につながれている。
【００２５】
また、一対の伝送線路として構成されるマイクロストリップ線路１３ａ、１３ｂは、近接しており互いに電磁的に結合している。さらに、マイクロストリップ線路１３ａ、１３ｂの各々の一端は、スルーホール１２ａ、１２ｂにより電気的に接地される。このような構成をとることで、一対のマイクロストリップ線路１３ａ、１３ｂは、いわゆるインターデジタル型結合線路を形成している。
【００２６】
そして、インターデジタル型結合線路と第３の伝送線路に相当するマイクロストリップ線路１４とが接続される点に、先端開放スタブ１６ａ、１６ｂおよび伝送線路１５ａ、１５ｂが各々接続されている。
【００２７】
次に、本発明の実施の形態２における有極形帯域通過フィルタの動作について説明する。図７は、本発明の実施の形態２における有極形帯域通過フィルタの等価回路を示す図である。図７に示した等価回路は、先の実施の形態１に挙げたフィルタに、先端開放スタブ１６ａ、１６ｂを付加し（図中Ａ部参照）、かつ伝送線路１５ａ、１５ｂと先端短絡スタブ１７ａ、１７ｂとからなるインピーダンス整合回路（図中Ｂ部参照）が接続されたものに相当する。従って、本実施の形態２におけるフィルタの基本的な動作原理は、先の実施の形態１におけるフィルタと同一である。
【００２８】
ただし、本実施の形態２において付加されている先端開放スタブ１６ａ、１６ｂは、先の図４の等価回路にあるキャパシタＣ（ｆ）に一定量の容量値を付加する機能を有している。これにより、回路の設計および調整において、フィルタの通過周波数や通過帯域幅を、より自由に設計することが可能となる。
【００２９】
また、本実施の形態２において付加されているインピーダンス整合回路は、先端開放スタブ１６ａ、１６ｂを付加して所望の通過周波数や通過帯域幅を実現した場合に生じうる入出力インピーダンスの所望値からのずれを調整する機能を有している。
【００３０】
以上のように、実施の形態２によれば、インターデジタル型結合線路と伝送線路とからなる閉ループ状回路によりフィルタを構成することにより、従来の全長が１波長程度となるリング共振器の約１／２の長さからなる小型な回路構成で、減衰極を含む有極形帯域通過フィルタの特性を得ることが可能となる。さらに、閉ループ状回路に先端開放スタブおよびインピーダンス整合回路を付加することにより、回路設計時において所望の通過周波数、通過帯域幅と入出力インピーダンスを得ることをより容易にすることが可能となる。
【００３１】
なお、本実施の形態２では、インピーダンス整合回路の一例として、伝送線路１５ａ、１５ｂと先端短絡スタブ１７ａ、１７ｂとから構成される場合を説明したが、このような構成に限定されるものではない。伝送線路１５ａ、１５ｂが、通過周波数にて長さが４分の１波長未満である場合には、先端短絡スタブ１７ａ、１７ｂを用いるばかりでなく、この代わりに先端開放スタブを用いることもできる。また、伝送線路１５ａ、１５ｂが、通過周波数にて長さが略４分の１波長である場合には、この伝送線路１５ａ、１５ｂのみでインピーダンス整合回路を構成することも可能である。
【００３２】
また、本実施の形態１、２では、一対の伝送線路で構成されたインターデジタル型結合線路を一例として説明したが、このような構成に限定されるものではない。インターデジタル型結合線路を構成する一対の伝送線路を各々分割した上で、互いに入れ子状に配置し、かつ線路上の電位を適切に保つためのエアブリッジ構造をさらに備える構成とすることでも、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態１における有極形帯域通過フィルタを示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１における有極形帯域通過フィルタの等価回路を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１における図２の等価回路に含まれるインターデジタル型結合線路と伝送線路のそれぞれの等価回路を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１における図１の回路で構成される有極形帯域通過フィルタの等価回路を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１におけるフィルタの特性計算例を示した図である。
【図６】本発明の実施の形態２における有極形帯域通過フィルタを示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２における有極形帯域通過フィルタの等価回路を示す図である。
【図８】特許文献１に記載された従来の有極形帯域通過フィルタの回路パターンおよび通過特性を示した図である。
【符号の説明】
【００３４】
１、１１  誘電体基板、  ２ａ、２ｂ、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ  スルーホール、  ３ａ、３ｂ、４、１３ａ、１３ｂ、１４、１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂ  マイクロストリップ線路（伝送線路）。
【図１】
2010124208.tif 000003
【図２】
2010124208.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010124208.tif 000008
【図７】
2010124208.tif 000009
【図８】
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